2. Параметры кенотрона.

Теоретическое рассмотрение зависимости силы тока от напря­жения в двухэлектродной лампе приводит к так называемому закону "трех вторых", выведенного Богуславским, I_a=В U_a ^3/2, где В- константа. Этот закон справедлив только до тех пор, пока кено­трон работает вдали от тока насыщения. При приближении к насыще­нию, т.е. к такому состоянию, когда все электроны, испускаемые катодом достигают анода, рост тока I_а при увеличении U_a замедляется.

а

Рис.3

Увеличение сверх напряжения насыщения почти не вли­яет на силу тока I_a, но зато резко увеличивает скорость, с которой электроны достигают анода. В последнем случае вен­тильное /выпрямляющее/ действие кенотро­на прекратится. При сильном нагреве /за счет ударов быстрых электронов/ анод раз­рушается.

График зависимости Ia = f(Ua), называется характеристикой кенотрона. Эта характеристика в некоторой области положительных мзначений напряжения на аноде близка к прямой линии /линейный учас­ток графика/. Она дает возможность судить о качествах кенотрона, выражаемых определенными параметрами. Основным параметром кенотрона служит крутизна характеристики S:

S = I_a /U_a

Крутизна характеристики имеет размерность проводимости, и чем

она больше, тем кенотрон лучше.

I ____L ___ I

Рис.4 Рис.5

Величина R_i=U_a/I_a, обратная крутизне, представляет собой внутреннее сопротивление кенотрона.

Если кенотрон включен последовательно с нагрузкой сопротивле­ния R, то коэффициент полезного действия схемы с кенотроном будет равен:

=

Отсюда и видно, что повышается при увеличении R. Однако мощность, отдаваемая выпрямителем, при увеличении R сверх Rпри постоянном питающем напряжении уменьшается, так как при этом силь­но падает сила тока в цепи. При R = Rотдаваемая мощьность макси­мальна .

Экспериментальная часть.

Напряжение Uна выходе выпрямителя представляет собой разность между напряжением, развиваемым трансформатором и напряжением на внутреннем сопротивлении выпрямителя. Внутреннее сопротивление выпрямителя определяется как сопротивление самого кенотрона, так и сопротивлением фильтра. Выяснение зависимости напряжения на выходе выпрямителя от силы выпрямленного тока является одной из задач данной работы. Построенный график зависимости

U= f(I) позволяет определить сопротивление выпрямителя вых.R _выпр.

по формуле:

R_выпр.=-

где изменение напряжения на выходе выпрямителя, соответствующее изменению выпрямленного тока на величину

Величину иследует брать для линейного /прямолинейного/ участка графика.

Лабораторная установка позволяет с помощью осциллографа наблю­дать различные стадии выпрямления и сглаживания переменного тока.

С

R₁₀

хема установки представлена на рис.6.

П-2

R₉

R₆

R₆

R₁

R₈

R₇

R₄

R₃

R₂

Pис. 6.

1. Л-1 - кенотрон 5Ц4М, 2. Др-1, Др-2 - дроссели фильтра выпрямителя, 3. Тр-трансформатор, 4.С1,С2,С3-конденсаторы фильтра выпрямителя, 5. К-выключатель питания, 6. Пр. - предохранитель, 7. НН - напряжение в накале,

8.Л-2-сигнальная лампа, 9. R1-R10 - сопротивления нагрузки, 10. К1, К2 - ключи, 11. Кн- кнопка, 12. mА - миллиамперметр на 75 мА, измеряющий среднее значение тока Iвыпр. , проходящего по выпрямителю при определенной нагрузке выпрямителя, 13. V - вольтметр на 300 Вольт, измеряющий постоянную составляющую Uвых. выпрямленного напряжения в цепи кенотрона, 14. П-1 - переключатель для переключений осциллографа к трем различным точкам схемы выпрямителя, 15. П-2 -переключатель для включения десяти различных сопротивлений нагрузки.

УПРАЖНЕНИЕ 1. Осциллографическое наблюдение различных стадий выпрямления и сглаживания переменного напряжения /тока/.

1. Соединить клеммы "Вход" и "Земля" осциллографа с соответ­ствующими клеммами выпрямителя.

2. Переключатели П-1 и П-2 поставить в положение 1.

3. Выключатели К₁, и К₂ поставить в положение "выключено" /противоположно направлению стрелки/.

4. Включить выпрямитель в сеть 220 вольт /должна при этом за­гореться сигнальная лампа Л-2/. Выждать 1-2 минуты.

5. Включить осциллограф в сеть 220 вольт. При этом на экране появится синусоида-график /развертка во времени/ напряжения, подаваемого на выход выпрямителя. Зарисовать ее.

6. Переключатель П-1 поставить в положение 2. На экране будет график напряжения при однополупериодном выпрямлении. Зарисовать его.

7. Включить выключатель К₁. На экране будет график напряжения при двухполупериодном выпрямлении. Зарисовать его.

8. Переключатель П-1 поставить в положение 3. Включить К₂. На экране будет график напряжения при двухполупериодном выпрямлении сглаженного фильтром выпрямителя. Зарисовать и этот график.

Упражнение 2. Исследовать зависимость напряжения на выходе выпрямителя от силы выпрямленного тока.

1. Выключатели К₁ и К2- в положение "включено".

2. Переключатель П-1 в положение 1.

3. Переключатель П-2 в положение 2. Нажав кнопку "КН", запи­сать показания миллиамперметра I_выпр. и вольтметра U_вых.

Проделать то же самое для всех положений переключателя П-2 /кроме положения 1/. Значения сопротивлений нагрузки выпрямителя Р_н, соответствующие различным положениям переключателя П-2, ур:азаны в таблице.

По результатам измерений построить график зависимости U_вых.=f (I_выпр. ) , откладывая по оси абсцисс значения I_выпр., а по оси ординат U_вых.

Используя линейную часть графика, определить сопротивление выпрямителя R_выпр. =.Его следует вычислить трижды для произвольно выбранных участков, лежащих на линейной части графика. За результат сопротивления выпрямителя взять среднее значение. Ре­зультаты измерений занести в, таблицу.

Таблица

N изм.	Положение П-2	Rн кОм	Iвыпр. mA	Uвых. В	Rвыпр. Ом
1	2	2,5
2	3	3			1
3	4	4
4	5	5			2
5	6	9
6	7	12
7	8	20			3
8	9	36
9	10	67
0	11

R ср.выпр.